伸缩式放气杆及浅层气微扰动原位有控释放系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种伸缩式放气杆及浅层气微扰动原位有控释放系统，包括气体检测系统、伸缩杆放气系统、液压加载系统、微扰动气体释放系统等；液压加载系统用于将气体检测系统及伸缩杆放气系统压入含浅层气藏地层中，气体检测系统用于检测土层中甲烷气体浓度，伸缩杆放气系统用于原位释放浅层气，浅层气藏中的水气泥通过伸缩杆放气系统进入微扰动气体释放系统，微扰动气体释放系统用于分离气体和水、泥，并通过调节浅层气气压的方式进行气体的微扰动放气。本装置可以实现滨海含灾害性浅层气地区浅层气藏的原位识别及浅层气藏的微扰动原位释放。

Retractable vent rod and in situ controlled release system of shallow gas micro disturbance

【技术实现步骤摘要】
伸缩式放气杆及浅层气微扰动原位有控释放系统
本技术涉及一种伸缩式放气杆及浅层气微扰动原位有控释放系统及方法，其可以实现浅层气的原位识别及浅层气的微扰动原位有控释放。
技术介绍
全球气温变化随着时间存在一定的周期性变化，导致海平面的周期性变化，尤其是自末冰期以来，由于温度的下降及随后的回升，导致全球滨海地区均出现地层的海侵-海退序列，大量的动植物的遗体等来不及分解便埋在了地下，长期的封闭环境下，有机质转化为甲烷埋藏在地下。全球五大洲滨海软土中广泛分布浅层气，在滨海地区进行地下施工的过程中，浅层气喷发易导致灾害，严重威胁滨海城市的地下建设。目前全球对于浅层气这一地质灾害还没有形成统一的应对措施，浅层气诱发的灾害时有发生，如杭州湾大桥建设过程中浅层气喷发事故，杭州地铁建设过程中浅层气时有喷发，加拿大某基坑由于浅层气导致基坑劈裂突涌等。目前针对浅层气灾害，杭州地区普遍采用提前放气的方法，但是目前浅层气的原位勘察及浅层次的有控释放技术仍属于空白，因此浅层气的原位勘察及围扰动有控放气设备有待进一步研发。浅层气主要以气囊的形式赋存在地下，其主要成分是甲烷，因此对于地下的甲烷气体的检测可用于浅层气藏的识别，同时借助伸缩杆放气技术可以实现浅层气的放气技术，借助气水泥分离技术和调压技术可以实现浅层气的微扰动放气。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种伸缩式放气杆及浅层气微扰动原位有控释放系统及方法。本技术采取以下技术方案：一种伸缩式放气杆，包括第一空心探杆、第二空心探杆和第三空心探杆；第一空心探杆直径等于第三空心探杆直径，第二空心探杆外径小于第一空心探杆内径；第二空心探杆两端设有沿周向外凸起；第一空心探杆的两端和第三空心探杆的底端均设有沿周向内凸起；第二空心探杆上端套设在第三空心探杆底端，第二空心探杆下端套设在第一空心探杆顶端；第一空心探杆和第三空心探杆的长度之和大于等于第二空心探杆；第二空心探杆中间设有放气孔；在伸缩式放气杆下压过程中，第一空心探杆和第三空心探杆连接在一起，第二空心探杆被封闭在其中；当上拔过程中，第一空心探杆和第三空心探杆分离，第二空心探杆暴露在土层中，浅层气通过放气孔释放。进一步地，所述放气孔为竖向布置的腰孔。一种含有上述所述伸缩式放气杆的浅层气微扰动有控释放系统，还包括：一液压加载系统，一置于伸缩式放气杆底部的甲烷浓度检测探头，和一微扰动放气系统。进一步地，所述液压加载系统为履带式静力触探车。进一步地，所述微扰动放气系统包括放气管、分离箱、排气管、排水口、压力调节阀；放气管的一端与第三空心探杆顶端直接相连，另一端连接至分离箱的底端；分离箱底端的另一侧设置排水口；分离箱的顶端竖直安装排气管，压力调节阀安装在排气管上。本技术的有益效果在于：采用伸缩式放气杆，解决了浅层气放气过程中堵杆的问题及传统放气方法的探头不可回收的问题。采用伸缩放气杆底端连接甲烷检测探头，利用气体检测原理实现了浅层气的原位识别。本技术的基于伸缩式放气杆的浅层气释放系统能够实现浅层气的微扰动有控释放，从而有效控制地表沉降。该技术可以有效的实现浅层气的原位识别及微扰动有控放气，避免浅层气喷发事故。附图说明图1是本技术的系统结构示意图(正面图)；图2是伸缩杆的结构示意图(张开状态结构示意图)；图3是伸缩杆的结构示意图(闭合状态结构示意图)；图4是探头结构示意图(正面图)；图5是无线信号输出口局部结构示意图；其中，1.浅层气藏、2.甲烷浓度检测探头、3.第一空心探杆、4.第三空心探杆、5.空心探杆、6.履带、7.桌子、8.笔记本电脑、9.液压加载系统、10.无线信号输出口、11.放气管、12.控制台、13.反力架、14.反力柱、15油压缸、16.分离箱、17.微扰动放气系统、18.排水口、19.反力盘、20.阀门、21.压力调节阀、22.排气管、23.调压阀门、24.膜分离系统、25.防水垫圈、26.沿周向外凸起、27.电缆、28.沿周向内凸起、29.防水膜、30.第二空心探杆、31.固定螺丝、32.泥水分离层、33.水气分离层、34.透水石、35.防水透气膜、36.滤网、37.放气孔、38.放气段、39.红外甲烷浓度传感器、40.无线信号接收端、41.无线信号发射器。具体实施方式本技术提供一种伸缩式放气杆，如图2所示，包括第一空心探杆3、第二空心探杆30和第三空心探杆4。第一空心探杆3与第三空心探杆4内径、外径相等，第二空心探杆30外径小于第一空心探杆3内径；第二空心探杆30两端设有沿周向外凸起26。第二空心探杆30上端套设在第三空心探杆4底端，第二空心探杆30下端套设在第一空心探杆3顶端；第三空心探杆4两端和第一空心探杆3两端均设有沿周向内凸起28，用于限位，防止第二空心探杆30从第一空心探杆3和第三空心探杆4内滑出；第一空心探杆3和第三空心探杆4的长度之和大于等于第二空心探杆30，确保第一空心探杆3和第三空心探杆4闭合连接时能完全掩盖住放气孔37；第二空心探杆30中间设有放气孔37；在伸缩式放气杆下压过程中，第三空心探杆5下滑，第一空心探杆3受土层阻力作用上滑直至底端的限位内凸起与第二空心探杆30的底端接触，第一空心探杆3顶端与第三空心探杆4底端接触实现连接在一起，第二空心探杆30被封闭在其中；当上拔过程中，第一空心探杆3和第三空心探杆4分离，第二空心探杆30暴露在土层中，浅层气通过放气孔37释放。在实际应用中，可根据实际压入土层深度在第三空心探杆4顶端连接多个等直径空心探杆5，本技术的伸缩式放气杆一方面可以防止在下压过程中淤泥堵杆，另一方面，采用在伸缩式放气杆底端固定连接检测探头，完美的解决了传统分离式探头的探头不可回收的问题，该伸缩式放气杆还可以应用于勘察领域(原位采集地下水)及石油开采领域等。作为优选，所述放气孔37为竖向布置的腰孔。基于上述伸缩式放气杆，本技术提供一种可同时实现浅层气藏识别和浅层气微扰动放气系统，参照图1，包括上述伸缩式放气杆，用于压入伸缩式放气杆的液压加载系统9，用于采集原位甲烷浓度的甲烷浓度检测探头2，用于分离伸缩式放气杆放出的气水泥混合物和控制气体释放的微扰动放气系统17。本实施例中使用履带式静力触探车作为液压加载系统17控制压入伸缩式放气杆，先将履带式静力触探车移位到拟放气位点，履带式静力触探车的中心对齐放气位点，放气杆通过静压设备的固定孔逐次向下打入，放气杆上有凹槽，通过卡板和凹槽的组合可以实现探杆的垂直打入。甲烷浓度检测探头2如图4所示，包括圆筒状外壳、固定连接在圆筒状外壳底端的锥尖、泥水分离箱32、气水分离层33、红外甲烷浓度传感器39和固定在圆筒状外壳顶端的防水膜29；圆筒状外壳侧壁上开有孔，孔上嵌入安装泥水分离箱32，泥水分离箱32内侧覆盖气水分离层33；红外甲烷浓度传感器39安装在圆筒状外壳内侧壁上；当甲烷浓度检测探头2插入入土层时，土壤中存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伸缩式放气杆，其特征在于，包括第一空心探杆(3)、第二空心探杆(30)和第三空心探杆(4)；第一空心探杆(3)与第三空心探杆(4)内径、外径相等，第二空心探杆(30)外径小于第一空心探杆(3)内径；第二空心探杆(30)两端设有沿周向外凸起(26)；第一空心探杆(3)的两端和第三空心探杆(4)的底端均设有沿周向内凸起(28)；第二空心探杆(30)上端套设在第三空心探杆(4)底端，第二空心探杆(30)下端套设在第一空心探杆(3)顶端；第一空心探杆(3)和第三空心探杆(4)的长度之和大于等于第二空心探杆(30)；第二空心探杆(30)中间设有放气孔(37)；在伸缩式放气杆下压过程中，第一空心探杆(3)和第三空心探杆(4)连接在一起，第二空心探杆(30)被封闭在其中；当上拔过程中，第一空心探杆(3)和第三空心探杆(4)分离，第二空心探杆(30)暴露在土层中，浅层气通过放气孔(37)释放。/n

【技术特征摘要】
1.一种伸缩式放气杆，其特征在于，包括第一空心探杆(3)、第二空心探杆(30)和第三空心探杆(4)；第一空心探杆(3)与第三空心探杆(4)内径、外径相等，第二空心探杆(30)外径小于第一空心探杆(3)内径；第二空心探杆(30)两端设有沿周向外凸起(26)；第一空心探杆(3)的两端和第三空心探杆(4)的底端均设有沿周向内凸起(28)；第二空心探杆(30)上端套设在第三空心探杆(4)底端，第二空心探杆(30)下端套设在第一空心探杆(3)顶端；第一空心探杆(3)和第三空心探杆(4)的长度之和大于等于第二空心探杆(30)；第二空心探杆(30)中间设有放气孔(37)；在伸缩式放气杆下压过程中，第一空心探杆(3)和第三空心探杆(4)连接在一起，第二空心探杆(30)被封闭在其中；当上拔过程中，第一空心探杆(3)和第三空心探杆(4)分离，第二空心探杆(30)暴露在土层中，浅层气通过放气孔(37)释放。


2.根据权利要求1所述的伸缩式放气杆，...

【专利技术属性】
技术研发人员：单治钢，王宽君，彭鹏，孙淼军，汪明元，赵爽，王立忠，洪义，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33